申请/专利权人：南京林业大学

申请日：2021-08-13

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN113625300B

主分类号：G01S17/89

分类号：G01S17/89;G01S7/48

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2021.11.26#实质审查的生效;2021.11.09#公开

摘要：一种基于多回波LiDAR的树冠总叶面积测量方法，包括以下步骤：将激光雷达装载在移动车辆上，获取树木的多回波点云数据；对于扫描得到的多回波点云数据，基于激光雷达的起始位置建立三维坐标系，筛选出待测树木的树冠点云数据；将树冠点云数据分为三类，计算各类树冠点云数据所对应的格网面积，累加获取总格网面积；将待测树木的总格网面积，带入线性回归模型得到总叶面积。本发明利用LiDAR的多回波原理，对移动激光雷达扫描系统获取的树冠点云数据进行处理分类，通过格网面积法对分类后的点云的数据分别计算格网面积，然后通过带入训练好的回归模型，进而得到总叶面积，这种方法能够有效提高树木叶面积测量的准确度。

主权项：1.一种基于多回波LiDAR的树冠总叶面积测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将激光雷达装载在移动车辆上，移动车辆经过待测树木，采用激光扫描传感器获取树木的多回波点云数据，包括两次回波的距离r1、r2，回波的强度I1、I2和角度θ；S2、对于扫描得到的多回波点云数据，基于激光雷达的起始位置建立三维坐标系，判断多回波点云数据的三维坐标是否属于感兴趣区域，筛选出待测树木的树冠点云数据；S3、根据筛选出的树冠点云数据，将树冠点云数据分为三类，计算各类树冠点云数据所对应的格网面积，累加获取总格网面积；S4、将待测树木的总格网面积，带入线性回归模型得到总叶面积；步骤S2具体包括以下步骤：S2-1、以激光雷达初始位置为坐标原点O，建立直角坐标系O-xyz，x轴方向为激光雷达随车辆的运动方向，y轴方向为激光雷达扫描深度方向，z轴方向为被扫描目标与地面垂直的高度方向；根据下述公式将多回波点云数据转化到三维坐标系中： 其中，j表示该点云的测量点帧序号，i表示帧内序号，v表示激光雷达即移动车辆的移动速度，Δt表示激光雷达的扫描周期，rni,j表示第j帧中第i个位置第n次回波的距离，n＝1、2，θi表示每一帧第i个位置的点云对应的弧度，xni,j表示第j帧中第i个位置第n次回波的x轴坐标，yni,j表示第j帧中第i个位置第n次回波的y轴坐标，zni,j表示第j帧中第i个位置第n次回波的z轴坐标；S2-2、对于建立好的三维坐标系，根据x轴、y轴和z轴的感兴趣区域范围ROI，采用下述公式判断第j帧中第i个位置是否为树冠点云位置：如果满足则记为树冠点云数据； 其中，xmin和xmax为x轴的范围，ymin和ymax为y轴的范围，zmin和zmax为z轴的范围；步骤S3具体为：S3-1、将树冠点云数据按下式分为三类情况： 其中，Ci,j表示第j帧中第i个位置两次回波的总点云，I1i,j表示第j帧中第i个位置第一次回波的强度，I2i,j表示第j帧中第i个位置第二次回波的强度，p2i,j表示第j帧中第i个位置第二次回波的点云，Ⅰ型表示激光点完全打在同一个叶片上，只有一次回波；Ⅱ型表示激光点部分打在叶片上，部分穿透树冠，有两次回波；Ⅲ型表示激光点打在重叠叶片的边缘；S3-2、采用格网面积法计算树冠点云数据中各个格网的面积： 其中，ASG表示单个的格网面积，Δα表示激光雷达扫描分辨率为Δθ所对应的弧度；S3-3、对三个类型所有格网的面积进行累加，获取总格网面积ATG：ATG＝∑ASG。

全文数据：

权利要求：

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